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【摘 要】本文在密度泛函B3LYP/6-31G水平下研究了五种2-氰基丙烯酸乙酯类化合物，首先对五种化合物的分子结构进行优化，分析比较了不同取代基对该类化合物的键长、键角以及键能的影响，然后计算了相对总能量及HOMO-LOMO能隙，并讨论了其稳定性，结果表明：2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯的稳定性最好。
【关键词】2-氰基丙烯酸乙酯类化合物；密度泛函；理论研究
0.引言
近年来，丙烯酸酯类是一类具有良好生物活性的化合物，这类化合物在农药上得到了广泛应用。由于该类化合物作用机制新颖，环境友好，故其分子设计和合成及生物活性成为目前农药创制[1]的热点之一，并已成为国内外农药研究的重要方向之一。氰基丙烯酸酯类化合物最早见于1969年的法国专利，但直至1981年第一次报道了化合物对光合作用活性的抑制后[2]，此类化合物才引起了人们的极大兴趣并对其合成、活性与作用方式进行了深入研究。为了较系统地研究氰基丙烯酸酯类光合作用抑制剂的构效关系，2012年，张慧苹等[3]以氰基乙酸乙酯为原料，合成了a-对三氟甲基苯胺-3-（R/S）-a-甲基苄胺-2-氰基丙烯酸酯，对中间体及目标化合物进行了结构表征。
并对a-氰基丙烯酸酯类化合物的生物活性进行了研究。结果表明，该类化合物具有一定的抗烟草花叶病毒活性及抗癌活性，具有深入研究的价值。本文采用密度泛函理论方法， 在B3LYP/6-31G水平下研究了2-氰基-3-甲硫基-3-芳氨基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-（N-2-氟-苯乙氨基）丙烯酸乙酯、2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-对三氟甲基苯胺丙烯酸乙酯、3，3-双甲硫基-2氰基丙烯酸乙酯五种2-氰基丙烯酸乙酯类化合物。主要研究甲硫基以及其他一些取代基对2-氰基丙烯酸乙酯的结构、稳定性以及生物活性的影响，并对其进行频率检查验证，最后筛选出最稳定的化合物。
1.材料与方法
2-氰基丙烯酸酯类化合物的分子构建主要采用Gaussview09模拟设计，本文构建了2-氰基-3-甲硫基-3-芳氨基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-（N-2-氟-苯乙氨基）丙烯酸乙酯、2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-对三氟甲基苯胺丙烯酸乙酯、3，3-双甲硫基-2氰基丙烯酸乙酯五种化合物，记录了各个分子的键长、键角、键能等数据并对其空间结构以及理化性质进行初步分析。 然后对各个化合物进行几何优化，能量计算并对其进行频率检查验证。所有计算都是通过Gaussian 09程序包完成。
2.结果
2.1不同取代基对化合物的影响
本文主要选取了甲硫基、苯基、氨基以及氟原子等基团，研究其对2-氰基丙烯酸乙酯分子结构的影响，比较五种不同化合物的C1=C2-C3键角以及C1=C2键长。如图1所示。
由表一、表二可知，2-氰基丙烯酸乙酯的键角为121.565o，键长为1.348。引入的五种取代基之后，其中化合物四的键角变化最大，为112.668o，而键长变化最小，变为1.378，化合物五的键角变为120.254o，较母体变化最小。通过五种化合物的相互比较，我们可以得出甲硫基对这五种化合物的稳定性影响最小，氟原子对化合物的影响较大。根据表1中数据显示，五种2-氰基丙烯酸乙酯化合物，化合物五的分子结构所受影响最小，化合物四分子结构所受影响最大。
2.2稳定性分析
在构建分子的基础上我们采用密度泛函理论B3LYP/6-31G的方法对五种分子进行了结构优化，并对其进行频率检查验证，发现并无虚频，证实得到的是稳定的结构。根据计算结果得到了五种化合物的相对能量和HOMO-LUMO能隙差列于表3。如下表3所示：
从表3可以得知，五种化合物的相对能量相差较大，我们把能量最低的化合物三的能量确定为相对的零点，它们的最大相对能量差为20925eV，化合物四的相对总能量最大，这与表1和表2中所示的引入取代基对其的分子结构影响最大相符。五种化合物的热稳定性顺序为3>1>4>2>5，我们可以看到化合物三的HOMO-LUMO能隙差为0.171，是五种化合物中最高的。热稳定性与HOMO-LUMO能隙差相符，我们可以确定化合物3是五种化合物中稳定性最高的。
3.结论
本文采用密度泛函理论的B3LYP方法，6-31G基组研究了五种2-氰基丙烯酸乙酯类化合物，首先对五种化合物的分子结构进行优化并通过理论计算研究了它们的理化性质，同时也研究不同取代基对2-氰基丙烯酸乙酯的分子结构、稳定性的影响，其中甲硫基对化合物的影响最小。通过总能量的比较五种化合物的热稳定性顺序为3>1>4>2>5，同时我们可以看到化合物三的HOMO-LUMO能隙差为0.171，是五种化合物中最高的，热稳定性与HOMO-LUMO能隙差相符，最后得出化合物3的稳定性最高。
【参考文献】
[1]王凤云，郭丽琴，马海军等.2-氰基-3-取代苯基-3-取代氨基丙烯酰胺化合物的合成和除草活性研究[C].第五届新农药创制交流会论文集，沈阳，2003.
[2]Huppatz， J.L.；Phillips，J.N.；Ratligan.B.M.Agro.Bio.Chem，1981，45：769.
[3]张慧苹，姜琳琳等.手性a-氰基丙烯酸酯类化合物的合成及生物活性研究[J].化学与生物工程，2012，10：51-53.
【关键词】2-氰基丙烯酸乙酯类化合物；密度泛函；理论研究
0.引言
近年来，丙烯酸酯类是一类具有良好生物活性的化合物，这类化合物在农药上得到了广泛应用。由于该类化合物作用机制新颖，环境友好，故其分子设计和合成及生物活性成为目前农药创制[1]的热点之一，并已成为国内外农药研究的重要方向之一。氰基丙烯酸酯类化合物最早见于1969年的法国专利，但直至1981年第一次报道了化合物对光合作用活性的抑制后[2]，此类化合物才引起了人们的极大兴趣并对其合成、活性与作用方式进行了深入研究。为了较系统地研究氰基丙烯酸酯类光合作用抑制剂的构效关系，2012年，张慧苹等[3]以氰基乙酸乙酯为原料，合成了a-对三氟甲基苯胺-3-（R/S）-a-甲基苄胺-2-氰基丙烯酸酯，对中间体及目标化合物进行了结构表征。
并对a-氰基丙烯酸酯类化合物的生物活性进行了研究。结果表明，该类化合物具有一定的抗烟草花叶病毒活性及抗癌活性，具有深入研究的价值。本文采用密度泛函理论方法， 在B3LYP/6-31G水平下研究了2-氰基-3-甲硫基-3-芳氨基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-（N-2-氟-苯乙氨基）丙烯酸乙酯、2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-对三氟甲基苯胺丙烯酸乙酯、3，3-双甲硫基-2氰基丙烯酸乙酯五种2-氰基丙烯酸乙酯类化合物。主要研究甲硫基以及其他一些取代基对2-氰基丙烯酸乙酯的结构、稳定性以及生物活性的影响，并对其进行频率检查验证，最后筛选出最稳定的化合物。
1.材料与方法
2-氰基丙烯酸酯类化合物的分子构建主要采用Gaussview09模拟设计，本文构建了2-氰基-3-甲硫基-3-芳氨基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-（N-2-氟-苯乙氨基）丙烯酸乙酯、2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-硫甲基-3-对三氟甲基苯胺丙烯酸乙酯、3，3-双甲硫基-2氰基丙烯酸乙酯五种化合物，记录了各个分子的键长、键角、键能等数据并对其空间结构以及理化性质进行初步分析。 然后对各个化合物进行几何优化，能量计算并对其进行频率检查验证。所有计算都是通过Gaussian 09程序包完成。
2.结果
2.1不同取代基对化合物的影响
本文主要选取了甲硫基、苯基、氨基以及氟原子等基团，研究其对2-氰基丙烯酸乙酯分子结构的影响，比较五种不同化合物的C1=C2-C3键角以及C1=C2键长。如图1所示。
由表一、表二可知，2-氰基丙烯酸乙酯的键角为121.565o，键长为1.348。引入的五种取代基之后，其中化合物四的键角变化最大，为112.668o，而键长变化最小，变为1.378，化合物五的键角变为120.254o，较母体变化最小。通过五种化合物的相互比较，我们可以得出甲硫基对这五种化合物的稳定性影响最小，氟原子对化合物的影响较大。根据表1中数据显示，五种2-氰基丙烯酸乙酯化合物，化合物五的分子结构所受影响最小，化合物四分子结构所受影响最大。
2.2稳定性分析
在构建分子的基础上我们采用密度泛函理论B3LYP/6-31G的方法对五种分子进行了结构优化，并对其进行频率检查验证，发现并无虚频，证实得到的是稳定的结构。根据计算结果得到了五种化合物的相对能量和HOMO-LUMO能隙差列于表3。如下表3所示：
从表3可以得知，五种化合物的相对能量相差较大，我们把能量最低的化合物三的能量确定为相对的零点，它们的最大相对能量差为20925eV，化合物四的相对总能量最大，这与表1和表2中所示的引入取代基对其的分子结构影响最大相符。五种化合物的热稳定性顺序为3>1>4>2>5，我们可以看到化合物三的HOMO-LUMO能隙差为0.171，是五种化合物中最高的。热稳定性与HOMO-LUMO能隙差相符，我们可以确定化合物3是五种化合物中稳定性最高的。
3.结论
本文采用密度泛函理论的B3LYP方法，6-31G基组研究了五种2-氰基丙烯酸乙酯类化合物，首先对五种化合物的分子结构进行优化并通过理论计算研究了它们的理化性质，同时也研究不同取代基对2-氰基丙烯酸乙酯的分子结构、稳定性的影响，其中甲硫基对化合物的影响最小。通过总能量的比较五种化合物的热稳定性顺序为3>1>4>2>5，同时我们可以看到化合物三的HOMO-LUMO能隙差为0.171，是五种化合物中最高的，热稳定性与HOMO-LUMO能隙差相符，最后得出化合物3的稳定性最高。
【参考文献】
[1]王凤云，郭丽琴，马海军等.2-氰基-3-取代苯基-3-取代氨基丙烯酰胺化合物的合成和除草活性研究[C].第五届新农药创制交流会论文集，沈阳，2003.
[2]Huppatz， J.L.；Phillips，J.N.；Ratligan.B.M.Agro.Bio.Chem，1981，45：769.
[3]张慧苹，姜琳琳等.手性a-氰基丙烯酸酯类化合物的合成及生物活性研究[J].化学与生物工程，2012，10：51-53.